Gleba źródłem tajemnicy bardziej ekologicznej ochrony przed szkodnikami
Bakteryjne środki kontroli biologicznej(odnośnik otworzy się w nowym oknie) stanowią bardziej ekologiczną alternatywę dla chemicznych środków ochrony roślin i pestycydów, pozwalając na przyjaźniejsze dla środowiska zwalczanie szkodników roślin. Ich działanie opiera się na zwalczaniu patogenów roślinnych poprzez wytwarzanie substancji ograniczających ich rozwój, takich jak antybiotyki. Co więcej, mikroorganizmy konkurują z patogenami o dostęp do składników odżywczych takich jak żelazo, a także mogą uruchamiać naturalne odpowiedzi obronne roślin. Bakteryjne środki ochrony biologicznej są nietoksyczne i ulegają biodegradacji, a ponadto nie stanowią żadnego zagrożenia dla zdrowia zwierząt i ludzi. Zanim jednak będzie możliwe ich opłacalne wprowadzenie na rynki na szeroką skalę, konieczne jest rozwiązanie kilku problemów. „Bakteryjne środki kontroli biologicznej mają wiele trudności z przystosowaniem się do nowych warunków glebowych oraz integracją z naturalnie występującymi w glebie zbiorowiskami mikroorganizmów”, wyjaśnia Ana Bejarano, badaczka ze stopniem doktora z Uniwersytetu w Trydencie(odnośnik otworzy się w nowym oknie) we Włoszech, która pracowała nad projektem RhizoTalk(odnośnik otworzy się w nowym oknie). „Bakterie te muszą również stawiać czoła promieniowaniu UV, ekstremalnym temperaturom i niesprzyjającemu pH gleby. Wszystkie te czynniki mogą powodować szybki spadek populacji bakterii i przez to wpływać negatywnie na ich skuteczność”. Mikroorganizmy stosowane do zwalczania szkodników i chorób są uznawane za środki ochrony roślin. Jako takie wymagają rejestracji zgodnie z czasochłonnymi i kosztownymi procedurami, podobnie jak ma to miejsce w przypadku chemicznych środków ochrony roślin, co przyczynia się do ograniczenia inwestycji we wprowadzanie produktów opartych na nich na rynki.
Tajemnice gleby
W ramach projektu RhizoTalk, który był realizowany przy wsparciu działania „Maria Skłodowska-Curie”(odnośnik otworzy się w nowym oknie), badacze starali się zrozumieć, dlaczego bakteryjne środki kontroli biologicznej mają trudności z radzeniem sobie w glebach, co może pozwolić na opracowanie nowych formuł umożliwiających ich skuteczniejsze wykorzystywanie w praktyce. „W ramach badań wykorzystaliśmy szczep bakterii Lysobacter capsici AZ78(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w roli modelowego bakteryjnego środka kontroli biologicznej”, mówi Bejarano. „Naszym celem było odkrycie mechanizmów, na których opierają się interakcje pomiędzy bakteriami Lysobacter i innymi mikroorganizmami żyjącymi w glebie. Mieliśmy nadzieję, że dzięki temu uda nam się zdobyć wiedzę, która przełoży się na gotowe rozwiązania dla rolnictwa”. Kolejnym krokiem było przeprowadzenie badań zbiorów izolatów bakterii podchodzących z gleb skażonych miedzią. Każdy szczep był badany w celu sprawdzenia, czy jest w stanie zwiększyć aktywność bakterii AZ78 w zakresie kontroli biologicznej oraz ich tolerancję na wysychanie. Szczepy, które są w stanie pozytywnie wpływać zarówno na aktywność, jak i odporność na czynniki stresowe zostały określone mianem pomocniczych szczepów bakterii (ang. helper bacterial strains, HBS). Przełomowa analiza szczepu AZ78 przeprowadzona w ramach projektu pozwoliła nam lepiej zrozumieć wspólne i indywidualne funkcje aktywności mikroorganizmów w ryzosferze, czyli cienkiej warstwie gleby, na którą wpływ wywierają korzenie roślin. Badania przesiewowe izolatów bakteryjnych pod kątem HBS przyczyniły się do skutecznego odkrycia kilku szczepów, które zdają się współpracować z bakteriami AZ78. „W ramach badań udało nam się odkryć pewne synergie, które wpływają pozytywnie na możliwości bakterii w zakresie kontroli biologicznej i zwiększają odporność AZ78 na wysychanie”, dodaje Bejarano. „To z kolei pozwoliło nam zaproponować naszym partnerom w ramach konsorcjum proces formułowania bakteryjnych środków kontroli biologicznej z wykorzystaniem HBS, by w ten sposób zapewnić lepszą ochronę”. Według badań nowe preparaty zapewniają przeżycie komórek bakteryjnych po przechowywaniu w temperaturze 4 °C przez co najmniej 90 dni.
Rolnictwo przyjazne dla środowiska
Wyniki projektu RhizoTalk mogą przyczynić się do rozwoju bakteryjnych środków kontroli biologicznej nowej generacji. „Przemysł rolniczy coraz mocniej inwestuje w przyjazne dla środowiska pestycydy”, zauważa Bejarano. „Także przepisy i strategie Unii Europejskiej są w coraz większym stopniu skoncentrowane na zmniejszaniu wpływu środków chemicznych wykorzystywanych w rolnictwie na środowisko”. Partnerzy skupieni w ramach konsorcjum projektu prowadzą dalsze badania potencjału rynkowego nowych rozwiązań, w związku z czym starają się pozyskać dodatkowe środki na badania, a także prowadzą rozmowy dotyczące podpisania stosownych umów dotyczących transferu technologii z przedsiębiorstwami sektora rolniczego. „Zrealizowany przez nas projekt pomógł nam wypełnić ważną lukę w wiedzy, która dotychczas utrudniała nam możliwość dokładnego przewidywania, jak będzie wyglądało funkcjonowanie bakterii w ryzosferze”, zauważa Bejarano. „Nasze osiągnięcia pozwolą Europie postawić kolejny krok na drodze do bardziej zrównoważonych modeli rolnictwa”.
